Aprovechamiento y estabilización de residuos peligrosos de relaves mineros para la fabricación de nuevos materiales de construcción mediante la aplicación de tecnología geopolimérica

Abstract

La finalidad de este trabajo de tesis es poder aprovechar relaves de la explotación de minería de oro para la fabricación de nuevos materiales de construcción mediante la aplicación de tecnología geopolimérica. En este trabajo se utilizó dos tipos de relaves como fuente de aluminosilicatos, una de la minería informal y otra de la minería formal. La investigación comenzó con el muestreo en campo de los dos tipos relaves mineros, siguiendo con la adecuación (homogeneización, molienda y tamizado) y caracterización (física, química, estructural y microestructural) de la materia prima, para comprender y validar las características de los relaves como fuente de aluminosilicatos en una reacción de geopolimerización. Para la fabricación de los morteros G se usó una solución alcalina de Na(OH), como compuesto endurecedor, y se fabricaron en dos etapas, en la primera, se fabricaron morteros de 20mm de diámetro y 40mm de altura donde se buscó evaluar el efecto de variables como (i) tipo de materia prima aglomerante, (ii) relación aglomerante: arena fina y (iii) concentración de la solución endurecedora en la respuesta mecánica en compresión uniaxial, y en una segunda etapa, y luego de evaluar los resultados de la primera para obtener los parámetros que nos permitirán realizar los ensayos posteriores, se fabricaron morteros geopoliméricos de 5x5x10mm que fueron evaluados en condiciones termomecánicas (ambiente, 200 y 500 °C), posteriormente se realizó la técnicas de caracterización física, química, estructural y microestructural de los morteros fabricados. Como resultados XRF, el relave de minería formal tuvo Si (22.86%) y Al (3.14%) como elementos de mayoritarios y en el relave de minería informal fueron Si (24.47%), Al (7.93%). Se pudo evidenciar un buen acuerdo entre la distribución de tamaños de partículas observados microestructuralmente y los resultados por granulometría de difracción laser de luz. Como resultados mecánicos encontrados en los morteros G fueron comparados con los encontrados en los morteros C , cuyos valores de las resistencias máximas a la compresión uniaxial a T° ambiente para los morteros G dieron un rango entre 4.42 a 11.99 MPa, a 200°C entre 32.36MPa a 36.25MPa y a 500°C desde 36.29 hasta 41.01MPa,encontrándose los mejores resultados al considerar una relación ligante:arena fina de 1:2 una molaridad de la solución endurecedora de 12 M y una relación solución endurecedora:ligante de 0,6.La microestructura encontrada para los dos tipos de morteros estudiados (C y G) consistió en una fase continua interconectada de ligante (cemento o estéril minero geopolimerizado) y otra discontinua de partículas de arena fina, situada dentro de la fase de ligante.